Ozel Gorelilik Kuramı Hakkında Bilgi

Ozel Gorelilik Kuramı Hakkında Bilgi

Bizler, gunluk yaşamda ışık hızından cok daha duşuk hızlarla karşılaşırızIşığın hızı ise cok yuksek bir hızdır Işık, saniyede 300 bin kilometre yol alırNewton mekaniği ya da klasik mekanik denen eski duşunceler, duşuk hızlardaki cisimlerin hareketlerini tanımlamak icin kullanılır

Newton mekaniği duşuk hızlarda cok iyi sonuc verir;ama hızları ışığın hızına yaklaşan parcacıklara uygulandığında başarısız olur Orneğin bir elektronun hızını,birkac milyon voltluk potansiyel farkı kullanarak,ışık hızının yuzde una (099c) varan hızlara cıkarabilirizBurada sınır ışık hızıdır,elektronu ışık hızından daha fazla hızlandıramayız Newton mekaniğine gore ise hızın boyle bir sınırı yoktur Hatta bu mekaniğe gore potansiyel farkı ya da buna karşı gelen enerji 4 katına cıkarılırsa elektronun hızı,yaklaşık,ışık hızının iki katına yakın bir hız kazanmalıdırOysa deneyler,ivmelendirici gerilim ne olursa olsun,elektronun hızının ışık hızından kucuk kaldığını gosteriyorEinstein bilime,cok buyuk katkılar yaptı;ama gorelilik, onun en buyuk ve zekice ortaya koyduğu bir kuramdır Bu kuramı,te ortaya koyduğunda henuz 26 yaşında bir genctiNe buyuk bir onurOzel gorelilik kuramı cok sayıda deneyle doğrulanmıştırİşte size bunları anlatacağım

Ozel gorelilik iki temel onermeye dayanır:
1 Eylemsiz referans sistemlerinin tumunde,fizik yasaları aynıdır(Fizik yasalarının tumu,birbirine gore sabit hızlarla hareket eden tum gozlemciler icin aynıdır)Hareket, gorelidirYani duzgun hızla hareket eden bir aracta yapılan deneyin sonucları,durgun bir laboratuvarda yapılan aynı deneyin sonuclarıyla ozdeş olacaktırDurgun bir laboratuvarda bir deney yaparsanız ve sabit hızlı bir arabayla gecen bir gozlemci de sizin deneyinizi gozlerse, hem laboratuvar koordinat sistemi,hem de hareketli arabanın kordinat sistemi eylemsiz referans sistemleridir Buna gore laboratuvarda mekanik yasalarının doğru olduğunu bulursanız,hareketli arabadaki kişinin gozlemleri de sizinkiyle uyuşmalıdırBu aynı zamanda,hicbir mekanik deneyinde,iki referans sistemi arasında herhangi bir fark saptanamayacağı demektir Yani,uzayda mutlak hareket kavramı anlamsızdır

2 Işığın hızı,evrendeki en yuksek ve mutlak hızdırIşığın hızı, eylemsiz tum gozlemcileri icin bunların hareketlerinden bağımsız olarak aynı kalırIşık hızının diğer hızlarla onemli celişkisi Galile toplama yasasına uymamasıdır Bununla birlikte,ses kaynağına gore hareket eden bir referans sisteminde sesin hızı olculduğunde,sesin hızı bu değerden daha buyuk ya da daha kucukturBu durum ışık icin gecersiz olmaktadırGalile toplama yasası mı yanlış? Yoksa ışığın ozel bir durumumu var? MichelsonMorley deneyi işte bu sorunun yanıtını gosterdiAslında bu deney,Einsteinin gorelilik uzerine calışmasını yayımlamadan once,de yapıldıAncak Einsteinin bu deneyin ayrıntılarından haberdar olduğu acık değildir Buna karşın deneyin sonucu,Einsteinin kuramı cercevesinde hemen anlaşılabilirCunku kurama gore,gozlemcinin ya da kaynağın hareketinin ışık hızı uzerine bir etkisi yokturOzel gorelilik kuramı, uzay ve zaman konusundaki sağ duyuya dayanan duşuncelerimizi değiştirdiBir bilim dalını kokten etkileyecek bir fikriniz olsa, bunu unutur muydunuz? Einstein, unutup yıllar sonra hatırlamışa benziyor Einsteindan geriye kalanların altını ustune getiren araştırmacılar, unlu fizfizikcinin, kutlecekimsel mercek etkisini genel goreliliği tamamlayışından 3, soz konusu bulguyu yayınlayışından 24 yıl once akıl ettiğini orortaya cıkardılar

Einsteinın kucuk bir not defterini yeniden inceleyen Max Planck Enstitusu araştırmacıları, Einsteinın 1910dan 1940a kadar kullandığı bu defterde, sonraları 1936da tamamlayıp yayınladığı denklemlerini, ufak tefek farklarla cocok onceden not ettiğini farkettiler Araştırmacılar, aradaki doneme ait belgelerden yola cıkarak, Einsteinın bu bubuluşundaki yaklaşımını unutup, yıllar sonra yeniden ortaya koyduğunu ileri suruyorlar Kutlecekimsel mercek etkisi, ancak 1979da gozlemlenebilmişti

Hareket Gorelidir Ne demektir?

Bu kuramın iki onermesini tanımıştık Bu onermeler, bizi yeni bir duşunme duzeyine sıcramaya zorlar A ve B gibi iki kayıktayız A kayığı, bir cupra surusunu oltasına duşurmuş ve denizin o noktasında durağan B kayığı ise cupra arayışı icin sabit bir hızla ilerliyor Ortalık sisle kaplı Kayıklardaki gozlemciler kimin hareket halinde olduğunu bilemiyor Sessiz ve sarsıntısız bir trendeki yolcu pencereden baktığında kendisinin değil, cevresindeki uzayın hareket etiğini sanır

Hareketi nasıl gozleriz?

Bir referans (başvuru) sistemi olmaksızın hareket kavramının anlamı yoktur Her durumda hangi sisteme gore hareketi belirtmek istediğimizi belirlemeliyiz

Başvuru sistemi, bir yol, yeryuzeyi, Guneş, galaksimizin merkezi olabilir Bermudada ve Avusturalyada Perthe duşurulen taşlardan her ikisi de aşağıya duşmekte, ama bu iki taş, yerin merkezine gore tam olarak zıt yonde hareket etmektedir Bu durumda referans sistemi neresidir? Yerin merkezi mi; yoksa yerin yuzeyi midir? Aslında referans sistemleri, eşderecede doğrudur ya da vardır Sorun, sizin amacınız icin hangisini daha uygun olduğunu saptamaktır Eğer tum uzayı doldunran bir eter olsaydı, tum hareketleri ona dayandırırdık ve boylece Bermuda ve Perth sakinleri şaşkınlıktan kurtulmuş olurdu Boyle bir eterin yokluğu evrensel bir referans sistemi olmadığını anlatır Canku ışık (veya daha genel olarak elektromanyetik dalagalar) boş uzayda bilgi aktarabilecek tek aractır Butun hareket, yalnızca kendisini gozleyen kişiye ve araca gore vardır Evrende yalıtılmış olsak, hareket halinde olup olmadığımızı belirleyemeyiz, cunku referans sistemi olmaksızın hareket kavramının bilimsel anlamı yoktur

Einstein in 1905te geliştirdiği ozel gorelilik kuramı, birbirlerine gore sabit hızlarla hareket eden sistemlerin ( eylemsizlik referans sistemleri) sorunlarına eğilmektedir

Şimdi duşunelim ki iki kayık yan yana geliyor ve tam bu anda yıldırım cakıyor Ozel goreliğin ikinci onermesine gore yıldırım ışıkları, duzgun olarak tum doğrultulara yayılıyor Birinci onermeye gore her iki kayıktaki gozlemci, kendisinin merkezde olduğu, genişleyen bir ışık kuresi bulmalıdırı; hatta alevin parladığı noktaya gore, bunladan birisi konumunu değiştiriyor olsa bile kayıklardan başka bir neferanns sistemini sis yok etttiğiniden gozlemciler kimin değişikliğie uğradığını farkedemez ve boylece, her ikisi icin de ışık hızı aynı olduğundan her ikisi de ozdeş olayı gormelidir

Goreli olaylar, gunluk deneyimlerden farklıdır

Acık bir gunde A ve B kayıkları denizdedir Bunladan biri, kayıkla yanyana gelince suya bir taş atar Taşın yaratığı dalgalar nasıl gorunur? Her iki gozlemci, farklı dairesel yorungeler yayıldığını gozler Yalnızca dalgacık orneklerinin merkezinde olup olmadığını gozetleyerek herbir gozlemci, kendisinin suya gore hareket edip etmediğini soyleyebilirSu, bir referans sistemidir ve kayıkla su ustunde hareket eden bir gozlemci, farklı yonlerdeki dalgacık hızlarını, kendisisine gore birbirlerinden farklı olarak olcer; oysa kayık uzerindeki duran bir gozlemcinin olctuğu dalgacık hızları her yonde aynıdır Şu noktayı anımsamak cok onemlidir Sudaki dalagalar ve hareketler ile uzaydaki hareket ve dalglar cok farklıdır Uzay, kendi icinde bir referans sistemi değlidir; su, kendi icinde bir referans sistemidir Sudaki dalga hızları, gozlemcinin hareketi ile değişir; ışığın uzyadaki dalga hızları ise gozlemcinin hareketi ile değişmez Orneğimizdeki iki kayıkta bulunan gozlemcilerin, ozdeş halde yayılan ışık kureleri algılamaları gerceğinin tek acıklama yolu, her gozlemcinin koordinat sisteminin, oburunun bakış acısından, birbirlerine gore harekettten etkilenmiş olmasıdır

Bunlardan birinciyi, yani hareketin goreliğini hele bir duşunelim Dunyanın kendi ekseni etrafında ve Guneş cevresinde donduğunu artık hepimiz biliyoruz Biz insanlar, Dunya denen muthiş bir hareketlinin, diyelim ki bir trenin yolcularıyız Ama Dunya, bize hep duruyor gibi geliyor Neden? Cunku trenimiz ve biz, aynı hızda ve aynı yonde hareket etmekteyiz

Şimdi bir tren istasyonu ve onun onunden gecen tren modelini duşleyelim Bu bir duş değil, belki de yolculuklarınızdan anımsayacağınız bir gozlemin oykusudur Biri istasyonda bekleyen istasyon şefi, diğeri de trendeki bir yolcu olan iki kişinin hareketi nasıl kavrayacaklarına bakalım İstasyon şefi icin hareket eden şey hep trendir Trendeki yolcu ise kendisinin durağan olduğunu, istasyonun ve tum diğer dunya yuzeyinin kendi yanından gecip gittiğini duşunebilir Bir bicimli hareket, yalnızca goreceli olarak belirtilebilir; mutlak bir hareketli olduğunuzu one suremezsiniz; ancak bir başka nesneye gore hareket etmekte olduğunuzu soyleyebilirsiniz Siz, sandalyenizde otururken aslında Dunya ile birlikte hareket halindesiniz Ama Dunya ile hız farkınız sıfır olduğu icin bunu farketmiyorsunuz Siz, arabanızla şu kadar hızla otobanda seyrederken, bu hızınız sandalyesinde oturan komşunuza goredir Sanıyorum hareketin gorecelliği konusunda anlaşıyoruz Şimdi daha geniş uzaylara acılmak icin yine istasyon şefimize ve trendeki yolcumuza donelim; epeydir yerlerinde tembel tembel oturuyorlardı Onlara olcme gorevi vereceğiz Şefe bir olcu cubuğu ve bir saat; trendeki yolcuya da bir olcu cubuğu ve bir saat veriyoruz

İkisine de yolcunun bulunduğu pencerenin yatay uzunluğunu olcme odevini veriyoruz Yolcunun işi kolay Yerinden kalkacak ve pencerenin uzunluğunu olcecek Şefinki biraz daha zor Tren geliyor, ama istasyonda durmadan geciyor, ışıkları acacak, yolcuların istemleriyle uğraşacak ve bu arada hareket halindeki trenin pencere boyutunu olcecek Sanıyorum pencere boyutu değişmediğine gore, şef ve yolcunun aynı uzunlukları olceceğini duşunuyorsunuz Ama Einstein, size yanıldığınızı gosterecektir Şefin pencereyi gormesi icin, pencerenin on ve arka nokalarındaki ışık, şefin gozunu ulaşmalıdır Ancak ondeki ışık daha kısa surede, arkadaki ışık daha uzun surede ona ulaşır Bu da aynı bir uzunluğun farklı hızlardaki gozlemcilerce farklı olculduğunu gosterir

Hareket Halindeki Cisimlerin Elektrodinamiği başlıklı makalesi, ozel goreliliğin ana duşuncelerini iceriyordu Einstein, once esir (eter) kuramını bir kenara itti Sonra, icinde goreli hareketle mutlak hareketin ayırt edilebeleceği sabit bir uzayın bulunmadığını ileri surdu Başka bir anlatımla, evrende durduğuna emin olabilaeceğimiz hicbir şey olmadığını gosterdi Duran bir trende otururken, yandan başka bir tren gecse, bunu goren herkes bunun farkına varır Ama sarsıntıları yok eder ve duran ile yanından gecen yolculara sorarsak, hangi trenin hareket halinde olduğunu soylemek gucleşir